导与练2016届高考物理(浙江专用)一轮课件：1.1描述运动的基本概念 (19)

第2课时动能动能定理考纲展示复习目标动能和动能定理.(Ⅱ)1.理解动能的概念,会求物体的动能和动能的变化2.理解动能定理,掌握用动能定理分析问题的基本方法基础预习通关要点探究冲关随堂自测过关一、动能1.定义物体由于运动而具有的能量.2.公式Ek=221mv.3.特征动能是状态量,是标量.4.单位焦耳(J),1J=1N·m=1kg·m2/s2.基础预习通关自主梳理·思考探究二、动能定理1.内容力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化.2.表达式W=ΔEk或W=Ek2-Ek1或W=21222121mvmv.3.动能定理的适用范围(1)适用于任何运动形式(包括直线运动和曲线运动).(2)适用于任何受力情况.可以是恒力,也可以是变力,还可以是各种性质的力,既可以同时作用也可以不同时作用.思考探究1:对于同一物体,动能变化,速度一定变化吗?速度变化,动能一定变化吗?答案:在经典力学范围内,对于同一物体,动能变化了,速度的大小一定会发生变化;速度变化了,动能不一定发生变化,当只是速度的方向变化了,速度的大小没有变化,动能就不变.思考探究2:运用动能定理解题有哪些优越性?答案:动能定理是从功和能的定义出发,直接由牛顿运动定律导出的,应用动能定理来求解某些物理问题比应用牛顿运动定律简单得多.比如:应用动能定理不需分析物体在整个运动过程中的运动情况,可以适用于变力和曲线运动问题.要点一对动能定理的理解【情景探究】如图所示,物体质量m=2kg,在与水平方向成37°角的力F=25N作用下,从A点由静止开始运动.物体与平面及斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5.思考1:如已知A到B的距离LAB=4m,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)请尝试用功的定义式的两种方法计算物体从A到B过程中外力的总功为多少?(2)归纳总结用功的定义式计算总功的方法.(3)尝试用动能定理计算物体到B点的速度.要点探究冲关自我解答·合作探究解答:(1)法一:物体的合力F合=Fcos37°-μ(mg-Fsin37°),W总=F合LAB,代入数据得W总=70J.法二:力F的功W1=FLABcos37°滑动摩擦力的功W2=-μ(mg-Fsin37°)LABW总=W1+W2代入数据得W总=70J.(2)物体受到多个外力作用时,用功的定义式计算合力的功,有如下两种方法:①先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合,然后由W=F合Lcosα计算.②由W=FLcosα计算各个力对物体做的功W1、W2、…Wn,然后将各个外力所做的功求代数和,即W合=W1+W2+…+Wn.(3)物体从A到B的过程,根据动能定理W总=21m2Bv-0,vB=mW总2=70m/s≈8.4m/s.思考2:物体到B点时,若撤去力F,物体靠惯性沿斜面上升到C点,斜面倾角为37°.(1)物体从B到C点的过程中,哪些力做功?是正功还是负功?(2)尝试用动能定理计算C点的高度.解答:(1)从B到C的过程,重力做负功,摩擦力做负功,支持力不做功.(2)设C点的高度为h,物体从B到C由动能定理-mgh-μmg·37tanh=0-21m2Bv,代入数据,得h=2.1m.思考3:(1)试判断从A到C的整个过程的总功为多少?(2)从A到C的整个过程中,试运用动能定理计算C点的高度.(3)从中体会并归纳利用动能定理解决问题时的优点有哪些?解答:(1)物体在A点、C点的速度都为零,根据动能定理可知总功为零.(2)设物体上升高度为h,从A到C整个过程中由动能定理有FLABcos37°-μ(mg-Fsin37°)LAB-μmg·37tanh-mgh=0,代入数据,得h=2.1m.(3)应用动能定理的优点:①只需考虑整个过程内的总功和初、末状态动能的变化,无需关注过程中运动状态变化的细节.②各物理量是标量,无方向,只需注意正功和负功.③在直线运动和曲线运动中均适用;在恒力和变力做功情况下也适用.温馨提示(1)动能定理说明了合力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系,不可理解为功转变成了物体的动能.(2)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系.(3)动能定理公式中等号的意义:表明合力的功是物体动能变化的原因,且合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系.针对训练11:在足球赛中,红队球员在白队禁区附近主罚定位球,球从球门右上角擦着横梁进入球门,如图所示,球门高度为h,足球飞入球门的速度为v,足球的质量为m,则红队球员将足球踢出时对足球所做的功W为(不计空气阻力)(C)A.21mv2B.mghC.mgh+21mv2D.因为球被踢入球门过程中的运动轨迹不确定,所以球员做功的大小无法确定解析:这道题是属于“求瞬时功”的类型,这种类型的题要用动能定理来做,因为在踢球的过程中红队球员对球的作用力不是恒力,如果不计空气阻力,且球贴着横梁入门,球门高度为h,则由动能定理得W-mgh=21mv2,则可求得W=mgh+21mv2,C正确.要点二动能定理的应用1.基本步骤(1)选取研究对象,明确它的运动过程;(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况:(3)明确研究对象在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2;(4)列出动能定理的方程W=Ek2-Ek1及其他必要的解题方程,进行求解.2.注意事项(1)动能定理的研究对象可以是单一物体,或者是可以看做单一物体的物体系统.(2)动能定理是求解物体的位移或速度的简捷公式.当题目中涉及到位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理;处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定理.(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考虑,也可整个过程考虑.但求功时,有些力不是全过程都做功,必须根据不同的情况分别对待求出总功.(4)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负.当一个力做负功时,可设物体克服该力做功为W,将该力做功表达为-W,也可以直接用字母W表示该力做功,使其字母本身含有负号.(5)在应用动能定理解决问题时,动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一个惯性参考系,一般都选地面为参考系.(6)功和动能都是标量,动能定理表达式是一个标量式,不能在某一个方向上应用动能定理.温馨提示“两点”、“一过程”是应用动能定理的着眼点和突破口,“两点”即研究对象的初状态和末状态,“一过程”即研究对象从初状态到末状态的运动过程.【例2】(2013浙江模拟)如图所示,设AB段是距水平传送带装置高为H=1.5m的粗糙斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=5m,与货物间的动摩擦因数为μ=0.4,皮带轮的半径为R=0.2m,转动的角速度为ω=15rad/s.设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失,从B点运动到C点所用时间是1.5s,且知货物从B点开始做匀减速运动,到达C点前已相对传送带静止,试求货物在斜面上运动时克服摩擦力所做的功.(g取10m/s2)思路探究:(1)货物从B到C做什么运动?答:货物从B到C先做匀减速运动后做匀速运动.(2)从A到B应用什么规律可求克服摩擦力做的功?答:从A到B应用动能定理可求克服摩擦力所做的功.解析:水平传送带的速度为v0=Rω=3m/s,由牛顿第二定律,得μmg=ma,又v0=vB-at1,L1=20vvBt1,L-L1=v0t2,t1+t2=t,由动能定理,得mgH-WFf=21m2Bv-0,联立解得WFf=2.5J.答案:2.5J针对训练21:(2013昆明一模)光滑水平地面上叠放着两个物体A和B,如图所示.水平拉力F作用在物体B上,使A、B两物体从静止出发一起运动.经过时间t,撤去拉力F,再经过时间t,物体A、B的动能分别设为EA和EB,在运动过程中A、B始终保持相对静止.以下有几个说法:①EA+EB等于拉力F做的功;②EA+EB小于拉力F做的功;③EA等于撤去拉力F前摩擦力对物体A做的功;④EA大于撤去拉力F前摩擦力对物体A做的功.其中正确的是()A.①③B.①④C.②③D.②④解析:选取A为研究对象,根据动能定理可知,说法③正确;选取物体A、B组成的系统为研究对象,只有拉力F对其做正功,所以说法①正确.本题答案为A.答案:A1.(2013浙江名校质检)一人乘竖直电梯从1楼到12楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则下列说法正确的是(D)A.电梯对人做功情况是:加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B.电梯对人做功情况是:加速和匀速时做正功,减速时做负功C.电梯对人做的功等于人动能的增加量D.电梯对人做的功和重力对人做的功的代数和等于人动能的增加量随堂自测过关学后即练·当堂巩固解析:电梯向上加速、匀速、再减速运动的过程中,电梯对人的作用力始终向上,故电梯始终对人做正功,选项A、B均错误;由动能定理可知,电梯对人做的功和重力对人做的功的代数和等于人动能的增加量,故选项D正确,C错误.2.物体在合力作用下做直线运动的vt图象如图所示.下列表述正确的是(A)A.在0～1s内,合力做正功B.在0～2s内,合力总是做正功C.在1s～2s内,合力做正功D.在0～3s内,合力总是做正功解析:根据动能定理,合力做的功等于物体动能的变化,0～1s内,动能增加,所以合力做正功,选项A正确;0～2s内动能先增加后减少,合力先做正功后做负功,选项B错误;1s～2s内,动能减少,合力做负功,选项C错误;0～3s内,动能变化量为零,合力做功为零,选项D错误.3.某运动员臂长L,将质量为m的铅球推出,铅球出手的速度大小为v0,方向与水平方向成30°角,则该运动员对铅球所做的功是(A)A.220vgLmB.mgL+21m20vC.21m20vD.mgL+m20v解析:设运动员对铅球的作用力为F,由动能定理知,WF-mgLsin30°=21m20v,所以WF=21mgL+21m20v.故选A.点击进入课后训练